組合夾具實驗

1、機械制造技術(shù)實驗指導(dǎo)書南昌大學(xué)機電工程學(xué)院機械制造研究所2009-11組合夾具認識與設(shè)計實驗實驗類型：綜合111 實驗?zāi)康?) 了解組合夾具的標(biāo)準元件和組合件的結(jié)構(gòu)。2) 了解組合夾具的特點、優(yōu)缺點及應(yīng)用范圍。3) 加深對六點定位原理的理解認識。4) 通過柔性組合夾具的創(chuàng)新設(shè)計和組裝實驗，了解柔性組合夾具的組成、裝配特點及規(guī)律，掌握柔性組合夾具的使用原則、設(shè)計原理以及基本的裝配技術(shù)，加強工程設(shè)計創(chuàng)新思維訓(xùn)練。112 實驗設(shè)備1) 柔性組合夾具標(biāo)準元件一批，包括基礎(chǔ)件、支承件、定位件、導(dǎo)向件（鉆套）、壓緊件、緊固件、合件、其它件等。 2) 拆裝所需工具，包括小銅銀頭、一字頭改錐、三種套筒扳手、撥

2、桿。113 試驗原理和方法1131組合夾具元件我國目前生產(chǎn)和使用的組合夾具，多為槽系組合夾具，其元件間以鍵和鍵槽定位。用孔和圓銷定位的組合夾具稱作孔系組合夾具，也已在生產(chǎn)中使用。1）元件的分類及用途組合夾具根據(jù)其承載能力的大小分為三種系列： 16mm槽系列，俗稱大型組合夾具； 12mm槽系列，俗稱中型組合夾具； 8mm、6mm槽系列，俗稱小型組合夾具。其劃分的依據(jù)主要是連接螺栓的直徑、定位鍵槽尺寸及支承件界面尺寸。組合夾具元件根據(jù)元件的結(jié)構(gòu)、形狀和用途而分類。如按其用途不同，可劃分為八大類，詳見表1.1表1.1 元件類別及用途序號類別作用序號類別作用1基礎(chǔ)件夾具的基礎(chǔ)元件5壓緊件作壓緊元件或工

3、件的元件2支承件作夾具骨架的元件6緊固件作緊固元件或工件的元件3定位件元件間定位和工件正確安裝用的元件7其它件在夾具中起輔助作用的元件1導(dǎo)向件在夾具上確定切削工具位置的元件8合件用于分度、導(dǎo)向、支承等的組合件2）元件的名稱、結(jié)構(gòu)及尺寸標(biāo)注1985年機械工業(yè)部頒布了“12mm槽系列組合夾具元件”部標(biāo)準(JB3930.13930.119-85)。各類元件名稱、結(jié)構(gòu)和尺寸標(biāo)注如下。第一類，基礎(chǔ)件：包括方型基礎(chǔ)板、長方形基礎(chǔ)板和基礎(chǔ)角鐵等。第二類，支承件：包括各種墊片、墊板、支承、角鐵、V型角鐵、伸長板和菱形板等。第三類，定位件：包括各種鍵、定位銷、定位盤、角度定位件、定位支承、定位板和V型件。第四類

4、，導(dǎo)向件：包括各種鉆模板、鉆套、鉸套和導(dǎo)向支承等。第五類，壓緊件：包括各種壓板。第六類，緊固件：包括各種螺栓、螺釘、螺母和墊片等。第七類，其它件：包括除上述六類外的各種用途的單件元件，如連接板、滾花手柄、各種支釘和支承冒、支承環(huán)、彈簧、二爪支承、三爪支承及平衡塊等。另外還有一些組合件及組裝工具和輔具等。3）元件的編號方法組合夾具的分類編號原則和標(biāo)記方法，按照原機械工業(yè)部標(biāo)準(JB281179)規(guī)定如下： 元件分類編號以分數(shù)形勢表示。 分子表示元件的型、類、組、品種，稱之為“分類編號”。 元件分大、中、小三個類型，用漢語拼音大、中、小三字的字頭表示：D-大（Da）型組合夾具元件，即16mm槽系列

5、組合夾具元件;Z-中（Zhong）型組合夾具元件，即12mm槽系列組合夾具元件;X-?。╔iao）型組合夾具元件，即8mm或6mm槽系列組合夾具元件。 元件的類、組、品種各用一位數(shù)字表示。第一位數(shù)字表示元件的“類”，按元件的用途劃分，用數(shù)字19表示。1-基礎(chǔ)件；2-支承件；3-定位件；1-導(dǎo)向件；5-壓緊件；6-緊固件；7-其它件；8-合件；9-組裝用工具和輔具。第二位數(shù)字表示元件類中的“組”，按元件的用途劃分，用數(shù)字09表示。第三位數(shù)字表示“組”中的“品種”，按元件的結(jié)構(gòu)特征劃分，用數(shù)字09表示。 分母表示元件的規(guī)格特征尺寸，一般用L×B×H-稱規(guī)格?！纠?132工件在

6、組合夾具中的定位1）定位工件在組合夾具上定位的任務(wù)是：既要保證單個工件相對于已經(jīng)調(diào)整好刀具位置的準確性，又要保證一批工件相對于刀具位置的一致性。在組裝組合夾具時，首先要熟悉和掌握工件在組合夾具中的定位基本原理和方法，擬定出定位方案，在此基礎(chǔ)上根據(jù)工件的加工要求，分析定位的準確性和可靠性，最后通過組裝達到夾具結(jié)構(gòu)的合理化。2）基準與組合夾具關(guān)系較大的是工序基準和定為基準。 工序基準組合夾具是為加工工件的某些表面而組裝的，所以工序基準和加工尺寸是選擇定位基準和組裝夾具的重要依據(jù)。 定位基準工件的定位也就是使定位基準獲得確定的位置。3）六點定位原理工件在夾具中的定位元件的定位情況可以用支撐點的概念進

7、行簡化分析，定位元件能簡化成支撐點的個數(shù)就相當(dāng)于其具有多少個自由度的約束能力。工件在夾具中需要約束多少個自由度完全取決于工件的加工要求，最多需要的支撐點的個數(shù)不能大于六個。1）定位現(xiàn)象 完全定位與不完全定位根據(jù)加工要求，工件的六個自由度被完全限制時稱為完全定位方式。但在許多情況下，根據(jù)加工要求，限制的自由度數(shù)目少于六個的情況稱為不完全定位方式。完全定位和不完全定位都是符合加工要求的定位，且不完全定位可以轉(zhuǎn)化為完全定位方式。 欠定位與過定位根據(jù)加工要求，工件應(yīng)該約束的自由度而沒有被定位元件約束的現(xiàn)象稱為欠定位。欠定位不能滿足加工要求，因此不允許出現(xiàn)。而如果有兩個或兩個以上的定位元件同時約束了工件

8、的同一個或幾個自由度的現(xiàn)象稱為過定位。過定位結(jié)構(gòu)在一定的工藝措施后對工件的加工過程是有意義的。1133工件在組合夾具中的夾緊在機械加工過程中，切削力、重力、支承反力和慣性力均作用在工件上，為了使工件保持定位時的正確位置，必須將工件夾緊，以使夾緊力與上述各力平衡。夾具中將工件夾緊的機構(gòu)稱為夾緊機構(gòu)。對組合夾具的夾緊機構(gòu)有如下要求： 夾緊不能破壞工件的定位。 加緊后工件和組合夾具元件的變形要小。 夾緊力的大小要適合。 夾緊動作力求迅速、省力。 加緊裝置不要妨礙工件的裝卸。 夾緊力應(yīng)指向工件各定位基準的支承面，力的作用點應(yīng)落在支承面內(nèi)或支承點上。1131組合夾具的組裝組裝就是將組合夾具元件按照一定的

9、原則，裝配成具有一定功能的組合夾具的過程。組合夾具的組裝，其本質(zhì)和設(shè)計制造一套專用夾具完全相同，是一個復(fù)雜思維（設(shè)計）和動手裝配（制造）的過程。但是，組合夾具又有自己的裝配特點和裝配規(guī)律。一般裝配過程為：1）熟悉有關(guān)資料這是組裝過程開始的第一步，其目的在于明確組裝要求和條件，與之有關(guān)的資料有如下內(nèi)容。 工件n 工件形狀與輪廓尺寸；n 加工部位與加工方法；n 加工精度與技術(shù)要求；n 定位基準與工序尺寸；n 有關(guān)前、后工序的要求；n 加工批量與使用時間。 機床和刀具n 機床型號及主要技術(shù)參數(shù)；n 機床主軸或工作臺的安裝尺寸；n 可供使用的刀具種類、規(guī)格及特點；n 刀具或輔具所要求的配合尺寸。n 同

10、時，還要了解類似組合夾具的組裝記錄，供組裝時參考。要了解夾具的使用場合，使用條件，加工條件，工人的操作水平等。2）初步擬定方案根據(jù)原始資料，應(yīng)用組合夾具的基本組裝原理來構(gòu)思夾具的基本結(jié)構(gòu)，一般過程如下。 局部結(jié)構(gòu)的構(gòu)思。一般首先考慮定位方案和定位部分結(jié)構(gòu)，其次考慮刀具引導(dǎo)方案，然后考慮夾緊方案和夾緊部分機構(gòu)，最后考慮基礎(chǔ)部分和其它部分結(jié)構(gòu)。 整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)思。在各局部結(jié)構(gòu)初步確定之后，應(yīng)考慮如何將這些局部結(jié)構(gòu)連成一個整體，此時應(yīng)特別注意整體結(jié)構(gòu)和各部分之間的協(xié)調(diào)。 有關(guān)尺寸的計算和分析。其中包括：工件工序尺寸，夾具結(jié)構(gòu)尺寸，測量尺寸，角度及精度分析等。此外，在構(gòu)思夾具結(jié)構(gòu)時，還需進行必要的受力分

11、析，以保證夾具有足夠的剛度。 元件品種、規(guī)格的選用。 調(diào)整與測量方法的確定。 提出專用件及特殊要求。3）試裝按擬定的組裝方案用實際的元件初步組裝成一個“模樣”，以驗證組裝方案是否能滿足工件、機床、夾具、刀具等各方面要求，以及發(fā)現(xiàn)存在的問題和提出改進措施等等。試裝時一定要按要求的尺寸對每一局部結(jié)構(gòu)及整體結(jié)構(gòu)進行試裝，仔細檢查每一個定位鍵、螺栓的安裝位置。1）確定方案針對試裝時所發(fā)現(xiàn)的問題，修正原方案，重新試裝，直到滿足設(shè)計要求為止。5）選擇元件、裝配、調(diào)整和固定選擇元件就是根據(jù)精度分析的結(jié)果，從所要求規(guī)定的元件中挑選合適精度的元件。按要求的位置和數(shù)量裝上定位鍵，用螺栓和螺母可靠地連接成不同形式的

12、組裝單元，由組裝單元裝配成不同的結(jié)構(gòu)，最后組裝成完整的夾具。6）檢驗按零件加工的精度及其要求，在夾具交付使用之前對夾具進行全面檢查，必要時還應(yīng)在機床上進行試切，以確保夾具合乎使用要求。 7）整理和積累組裝技術(shù)資料積累組裝技術(shù)資料是總結(jié)組裝經(jīng)驗，提高組裝技術(shù)以及進行技術(shù)交流的重要手段。詳細的組合夾具設(shè)計原理，設(shè)計要求，可參考有關(guān)資料。1. 1. 4實驗任務(wù)1）實驗前認真閱讀教材和實驗指導(dǎo)書。2）了解工件定位、夾緊的概念，初步了解柔性組合夾具的各種元件及用途。 3）通過柔性組合夾具的創(chuàng)新設(shè)計和組裝實驗，了解機床與組合夾具之間的相互聯(lián)系，初步掌握組合夾具的設(shè)計思路、設(shè)計原理、設(shè)計方法以及基本的裝配技

13、術(shù)。 1）實驗時嚴格執(zhí)行實驗室的規(guī)章制度，嚴格按操作規(guī)程操作。5）實驗裝配過程中若遇到別卡現(xiàn)象，不要硬行裝配，要及時通知指導(dǎo)教師處理，以避免損壞夾具元件。1. 1. 5實驗步驟和數(shù)據(jù)記錄1）了解組合夾具各種標(biāo)準元件的功能和作用； 2）了解加工零件的結(jié)構(gòu)及工序加工要求、機床相關(guān)參數(shù)、刀具參數(shù)等； 3）擬定初步方案，構(gòu)思夾具的基本結(jié)構(gòu)，進行試裝；1）修正方案，再次組裝，達到設(shè)計要求。5）實驗時注意記錄實驗采用的元件和步驟。1 . 1. 6實驗報告和思考題1) 結(jié)合機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計，繪制夾具總裝圖（若條件具備，可基于組合夾具 CAD 軟件平臺進行夾具虛擬裝配 ) 2) 工件在夾具中定位原理、定位

14、誤差分析，夾具強度、剛度驗算。117 附：柔性組合夾具的組裝過程組裝就是將柔性組合夾具元件按照一定的原則，裝配成具有一定功能的組合夾具的過程。組合夾具的組裝，其本質(zhì)和設(shè)計制造一套專用夾具完全相同，是一個復(fù)雜思維（設(shè)計和動手裝配（制造）的過程。但是，組合夾具又有自己的裝配特點和裝配規(guī)律。1171 熟悉有關(guān)資料這是組裝過程開始的第一步，其目的在于明確組裝要求和條件，與之有關(guān)的資料有如下內(nèi)容：）工件方面： n 工件形狀與輪廓尺寸；n 加工部位與加工方法；n 加工精度與技術(shù)要求；n 定位基準與工序尺寸；n 有關(guān)前、后工序的要求；n 加工批量與使用時間。 ）機床和刀具方面：n 機床型號及主要技術(shù)參數(shù)；n

15、 機床主軸或工作臺的安裝尺寸；n 可供使用的刀具種類、規(guī)格及特點；n 刀具或輔具所要求的配合尺寸。同時，還要了解類似組合夾具的組裝記錄，供組裝時參考。要了解夾具的使用場合，使用條件，加工條件，工人的操作水平等。1172 初步擬定方案根據(jù)原始資料，應(yīng)用組合夾具的基本組裝原理來構(gòu)思夾具的基本結(jié)構(gòu)，一般過程如下： ）局部結(jié)構(gòu)的構(gòu)思。n 一般首先考慮定位方案和定位部分結(jié)構(gòu)，其次考慮刀具引導(dǎo)方案，然后考慮夾緊方案和夾緊部分機構(gòu)，最后考慮基礎(chǔ)部分和其它部分結(jié)構(gòu)。 ）整體結(jié)構(gòu)的構(gòu)思。n 在各局部結(jié)構(gòu)初步確定之后，應(yīng)考慮如何將這些局部結(jié)構(gòu)連成一個整體，此時應(yīng)特別注意整體結(jié)構(gòu)和各部分之間的協(xié)調(diào)。 ）有關(guān)尺寸的計算和分析，其中包括：n 工件工序尺寸，夾具結(jié)構(gòu)尺寸。測量尺寸，角度及精度分析等。此外，在構(gòu)思夾具結(jié)構(gòu)時，還需進行必要的受力分析，以保證夾具有足夠的剛度。 ）元件品種、規(guī)格的選用。 ）調(diào)整與測量方法的確定。 ）提出專用件及特殊要求。1173 試裝按擬定的組裝方案用實際的元件初步組裝成一個“模樣”，以驗證組裝方案是否能滿足工件、機床、夾具、刀具等各方面要求，以及發(fā)現(xiàn)存在的問題和提出改進措施等等。試裝時一定要按要求的尺寸對每一局部結(jié)構(gòu)及整體結(jié)構(gòu)進行試裝，仔細檢查每一個定位鍵、螺栓的安裝位置。1174 確定方案針對試裝時所發(fā)現(xiàn)的問題，修正原方案，重新試裝，直到滿足設(shè)計要求為止。1175 選擇元件并裝